突破性的電視顯示技術(shù)改進(jìn)視覺(jué)體驗(yàn)

簡(jiǎn)單的說(shuō)，杜比局域調(diào)光技術(shù)極大地改善了LCD畫(huà)面的視覺(jué)效果。相比于HDTV顯示器，這些技術(shù)迅速的脫穎而出，演示著令人吃驚的逼真畫(huà)面，它有近乎自然界所有的對(duì)比度，繽紛的色彩，純真的黑色，以及只有細(xì)微差異的暗紋。如此親切動(dòng)人的視覺(jué)體驗(yàn)無(wú)疑要優(yōu)越于傳統(tǒng)的顯示器。

利用局域LED背光而不是當(dāng)前傳統(tǒng)的冷陰極熒光管(CCFL)，杜比高動(dòng)態(tài)范圍技術(shù)通過(guò)獨(dú)有的設(shè)計(jì)專門(mén)針對(duì)LCD顯示的局限性。我們的技術(shù)使圖像達(dá)到肉眼所能見(jiàn)的全部視覺(jué)動(dòng)態(tài)范圍，它是通過(guò)控制局部的亮度來(lái)實(shí)現(xiàn)的，以便提供圖像中每一小塊所需的精確電平。

LCD面板的性能優(yōu)勢(shì)及不足

基本上，一個(gè)LCD屏幕由LCD陣列加上各種屏蔽與擴(kuò)散陣列以及背光模塊構(gòu)成。LCD自身是不發(fā)光的，要依靠背光的亮度在屏幕上產(chǎn)生圖像。

當(dāng)前LCD技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于解像度，但也有不足，以致于不能還原出完全逼真的圖像。甚至于在其關(guān)閉的狀態(tài)，LCD也不能完全切斷來(lái)自于CCFL的亮光，總有一些微弱的光線逸出。因此，LCD平板顯示器不能做到純真的黑色，而且被限制于1200：1的對(duì)比度。黑色電平可以通過(guò)調(diào)低背光來(lái)改進(jìn)，但是犧牲了亮度。甚至于當(dāng)圖像只需要很小的亮度，而(LED的)亮度與功率消耗卻保持恒定。

盡管高清晰度圖像比標(biāo)準(zhǔn)清晰度的圖像更加突出，但背光的自身特性使一些色彩，特別是膚色，色深和紋理看上去不太真實(shí)。

LED-CCFL背光的替代物

CCFL背光價(jià)格相對(duì)低廉，而且工藝一直在改進(jìn)。由于CCFL的缺陷，顯示器產(chǎn)業(yè)正開(kāi)始轉(zhuǎn)移到替代工藝，就是LED技術(shù)。這項(xiàng)新技術(shù)已經(jīng)開(kāi)始應(yīng)用在大量的小型膝上型電腦的LCD顯示屏，而且有一廠商已經(jīng)建立了一條LED背光電視機(jī)生產(chǎn)線。

LED具有與生俱來(lái)的優(yōu)勢(shì)。它環(huán)保，因?yàn)椴缓覊勖喈?dāng)長(zhǎng)。它的響應(yīng)時(shí)間比CCFL短，而且RGBLED可以用于增加色度域。按照單位功耗發(fā)光量，LED的能效增加了指數(shù)量級(jí)。從經(jīng)濟(jì)學(xué)的觀點(diǎn)，LED成本(每流明每瓦所需的美金)在快速下降，事實(shí)上，比CCFL成本下滑的還要快。

當(dāng)前趨勢(shì)的要點(diǎn)是，不僅僅是在顯示器的背光，還有其他的一些要求所共同推動(dòng)下，LED的工藝改善以及成本的降低還將會(huì)繼續(xù)。更多的行業(yè)正在發(fā)掘?qū)ED有利的應(yīng)用，例如，在高級(jí)汽車(chē)的前燈和尾燈上的應(yīng)用。

圖1：傳統(tǒng)的顯示處理架構(gòu)

還原逼真的動(dòng)態(tài)范圍

從最亮到完全沒(méi)有光線，之間的明暗差異，肉眼可以感知的動(dòng)態(tài)范圍有14個(gè)數(shù)量級(jí)(對(duì)數(shù))。

在進(jìn)入視覺(jué)環(huán)境的一瞬間，眼睛可以感知的動(dòng)態(tài)范圍大約5個(gè)數(shù)量級(jí)，而且會(huì)逐漸適應(yīng)它。今天還在用的傳統(tǒng)工藝的顯示器，最好的也僅僅能夠還原3個(gè)數(shù)量級(jí)，這是屏幕上的圖像看上去缺乏真實(shí)感的主要因素。如今，LCD工藝能夠在絕大多數(shù)領(lǐng)域匹敵肉眼的感知能力，比如清晰度和運(yùn)動(dòng)捕捉(顯示圖像的刷新速率)，但是它依然無(wú)法在亮度范圍上接近我們的眼睛。

杜比對(duì)比度工藝通過(guò)同增加瞬態(tài)對(duì)比度和黑電平細(xì)度，極大改善了動(dòng)態(tài)范圍。杜比視頻科技還原了同一瞬間肉眼所能辨識(shí)亮度的動(dòng)態(tài)范圍，也極大地增強(qiáng)了動(dòng)態(tài)對(duì)比度，同時(shí)提供了出色的黑電平細(xì)度。杜比視覺(jué)技術(shù)甚至更進(jìn)一步使圖像如此真實(shí)，以致于讓圖像成為真實(shí)世界的一面窗戶。

圖2：LCD性能比較一覽表

杜比局域調(diào)光技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

杜比局域調(diào)光技術(shù)提供了許多顯而易見(jiàn)的好處，源于多種原因，利用杜比對(duì)比度和杜比視覺(jué)的顯示器能達(dá)到意想不到的突出效果。

杜比局域調(diào)光技術(shù)通過(guò)關(guān)閉圖像中黑色局域的背光能產(chǎn)生純正黑色。

利用杜比技術(shù)可產(chǎn)生鮮亮的白色。出現(xiàn)在我們眼中的圖像是物體的反射光(就如同陽(yáng)光被水反射一樣)精確的如真實(shí)般的重現(xiàn)。傳統(tǒng)的LCD無(wú)法做到這一點(diǎn)是由于它的背光亮度不夠。杜比對(duì)比度和杜比視像技術(shù)能夠選擇性地增亮圖像中明亮局域的背光，使發(fā)出的光更具真實(shí)感。

杜比視覺(jué)技術(shù)極大的改進(jìn)了色度的動(dòng)態(tài)范圍，帶來(lái)了生動(dòng)活潑的色彩。紅色分外的紅，緊接著是明亮的藍(lán)色，純正的黑色以及介于這些它們之間的一切色彩。它在相當(dāng)多的地方進(jìn)行細(xì)微的改進(jìn)提高了圖像的質(zhì)量。

杜比視覺(jué)技術(shù)將可表征的色度細(xì)度提升了幾個(gè)數(shù)量級(jí)，逼近了真實(shí)生活中的色深范圍。例如，它精確還原了膚色的細(xì)膩。因?yàn)槿庋凼峭ㄟ^(guò)使用的顏色深淺度來(lái)輔助感知深度超過(guò)大約一米的立體視覺(jué)范圍，所以杜比視覺(jué)圖像擁有3維的質(zhì)量，包括附加色深和細(xì)度，而這些在傳統(tǒng)顯示器都丟棄了。

除了引人入勝的圖像質(zhì)量，杜比局域調(diào)光技術(shù)還能夠降低相當(dāng)可觀的功耗，具體依賴于圖像的內(nèi)容。

圖3：杜比視覺(jué)體驗(yàn)解決方案方框圖

使用LED背光解決LCD的局限

傳統(tǒng)的LED背光并未被用于解決LCD性能的局限性。在當(dāng)前主流應(yīng)用中，恒定亮度的LED背光未能改善對(duì)比度和黑色灰度級(jí)。一個(gè)比較折中的改進(jìn)方法是統(tǒng)一調(diào)光，即通常所說(shuō)的OD調(diào)光或背光調(diào)制。這種方法中，通過(guò)整個(gè)背光變暗來(lái)呈現(xiàn)基本的黑色和變亮來(lái)突出明亮的場(chǎng)景。無(wú)論如何，因?yàn)榇蟛糠謭D像的亮度是比較平均的，這個(gè)途徑對(duì)提高圖像的質(zhì)量只能提供有限的改進(jìn)。

杜比開(kāi)發(fā)出了一種突破性的技術(shù)能夠使背光亮度低到一個(gè)新的級(jí)別。杜比的專利開(kāi)發(fā)覆蓋了所有的局域調(diào)光的實(shí)現(xiàn)方法，即所謂的1維和2維的調(diào)光，通過(guò)這些，背光被分為一系列的區(qū)域。這些區(qū)域依照與圖像中相應(yīng)區(qū)域的亮度要求各自獨(dú)立的調(diào)暗或變亮，獨(dú)立局域的數(shù)量被分的越細(xì)，整體的對(duì)比度會(huì)變得越好。

許多新顯示技術(shù)中也使用了某些程度的局域調(diào)光技術(shù)，但還不能達(dá)到杜比技術(shù)的性能。特別是，無(wú)法與杜比視覺(jué)圖像技術(shù)所帶來(lái)的額外好處相匹敵。

杜比對(duì)比度和杜比視覺(jué)技術(shù)完整解決方案

杜比對(duì)比度專利技術(shù)注重于解決目前LCD的局限性，用局部背景光控制代替統(tǒng)一背景光控制。這能夠調(diào)節(jié)單個(gè)LED，或者幾個(gè)LED，相當(dāng)大的增強(qiáng)了靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的對(duì)比度。